CS268311B1

CS268311B1 - Method of connecting hydrogenation reactors

Info

Publication number: CS268311B1
Application number: CS876760A
Authority: CS
Inventors: Petr Rndr Csc Svoboda; Jaromir Ing Csc Dedek; Jiri Ing Drsc Hetflejs; Milan Ing Hrbek; Frantisek Ing Csc Kastanek; Zbynek Ing Nemec; Jiri Ing Neuzil; Oldrich Ing Pekarek; Milan Ing Csc Rylek; Jirieing Csc Soucek; Ctirad Ing Verner; Lubos Vojacek; Jindrich Ing Csc Zahradnik
Original assignee: Svoboda Petr; Dedek Jaromir; Hetflejs Jiri; Hrbek Milan; Frantisek Ing Csc Kastanek; Nemec Zbynek; Jiri Ing Neuzil; Pekarek Oldrich; Milan Ing Csc Rylek; Jirieing Csc Soucek; Ctirad Ing Verner; Lubos Vojacek; Jindrich Ing Csc Zahradnik
Priority date: 1987-09-18
Filing date: 1987-09-18
Publication date: 1990-03-14
Also published as: CS676087A1

Abstract

způsob zapojení reaktorů pro hydrogenaci rostlinných olejů, živočišných tuků, volných- mastných kyselin a jejich esterů vodíkem v přítomnosti hydrogenačního katalyzátoru v kaskádě reaktorů oddálených tryskami, spočívající v tom, že.se do trysky'.prvního reaktoru čerpá _ směs Substrátu a katalyzátoru a_stejné množství reakční smési Je odváděno ze zařízení. Kontinuální hydrogenace se provádí v kaskádě 2 až 20 reaktorů, přičemž odvod z Jednoho reaktoru je spojen s tryskou dalšího reaktoru a transport reakční směsi.mezi Jednotlivými reaktory se uskutečňuje tlakem v reaktorech bez pomoci čerpadel. Na základě změny rozdílu tlaku mezi dvěma sousedními reaktory do reaktoru nižšího pořadového čísla.method of connecting reactors for hydrogenation of vegetable oils, animal fats, free fatty acids and their esters with hydrogen in the presence of a hydrogenation catalyst in a cascade of reactors separated by nozzles, consisting in that a mixture of substrate and catalyst is pumped into the nozzle of the first reactor and the same amount of reaction mixture is discharged from the device. Continuous hydrogenation is carried out in a cascade of 2 to 20 reactors, with the discharge from one reactor being connected to the nozzle of the next reactor and the transport of the reaction mixture between the individual reactors being carried out by pressure in the reactors without the aid of pumps. Based on the change in the pressure difference between two adjacent reactors to the reactor of a lower serial number.

Description

Vynález se týká způsobu zapojení reaktorů pro kontinuální hydrogenaci rostlinných ' dějů, živočišných tuků, mastných kyselin a jejich esterů s alkoholy.The invention relates to a process for connecting reactors for the continuous hydrogenation of vegetable processes, animal fats, fatty acids and their esters with alcohols.

Rostlinné oleje, živočišné tuky, mastné kyseliny a jejich estery jsou důležitými surovinami tukového a chemického průmyslu. Mastné kyseliny v těchto surovinách obsažené se vyznačují různým stupněm nenasycenosti, která je v některých případech odstraňována jejich reakcí s vodíkem. Příkladem průmyslově Široce aplikovaného procesu je ztužování rostlinných olejů hydrogenaci katalyzovanou heterogenními katalyzátory, poprvé popsané Normanem v roce 1902 (Něm. patent č. 139 457 (1902)). Dosud nejběžněji se používá vsádkového způsobu. Jsou známy i kontinuální způsoby využívající pevného lože katalyzátoru v jednom^i výce reaktorech (Brit, patent č. 162 370 (1920)), suspenze katalyzátoru v kaskádě míchaných reaktorů (např. USA patent č. 673 273 (1950)), kde je stejný tlak ve všech reaktorech, reaktorů s ejektorem, v němž je čepána kapalná směs v každém reaktoru samostatně (Chern. Eng. Oct. 9, 429 (1967))·Vegetable oils, animal fats, fatty acids and their esters are important raw materials for the fat and chemical industries. The fatty acids contained in these raw materials are characterized by varying degrees of unsaturation, which in some cases is removed by their reaction with hydrogen. An example of an industrially widely applied process is the solidification of vegetable oils by hydrogenation catalyzed by heterogeneous catalysts, first described by Norman in 1902 (German Patent No. 139,457 (1902)). The batch method is the most commonly used so far. Continuous processes using fixed bed catalysts in one or more reactors are also known (Brit, U.S. Pat. No. 162,370 (1920)), catalyst slurries in a cascade of stirred reactors (e.g., U.S. Pat. No. 673,273 (1950)), where the same pressure in all reactors, ejector reactors in which the liquid mixture is pumped in each reactor separately (Chern. Eng. Oct. 9, 429 (1967)) ·

Způsob kontinuální hydrogenace podle vynálezu je založen na novém principu využití kaskády reaktorů opatřených tryskami. V průtočném uspořádání dvou nebo více reaktorů se při vhodných reozměrech reaktorů a průtocích kapaliny čerpá výchozí rostlinný olej, živočišné tuky, volné mastné kyseliny C,_ až C_, nebo jejich estery s alkoholy C, až C._ove směsi s hydrogenačním katalyzátorem do trysky prvního autoklávu. Tryskou je zde míněn zúžený prostor, před nímž je vyšší tlak než za ním. Tryska může být spojena s reaktorem a pak přisává vodík z plynné části reaktoru. Stejné množství kapaliny, Jaké Je čerpáno do trysky reaktoru, je z tohoto reaktoru odváděno. Zařízení se dále vyznačuje tím, že směs odcházející z prvního reaktoru Je vháněna pres trysku do dalšího reaktoru. Stejným způsobem se směs po reakci v druhé reaktoru vhání přes trysku do třetího reaktoru atd. Mezi jednotlivými reaktory nejsou umístěna čerpadla. Znamená to, že Jedním Čerpadlem lze pracovat na celé kaskádě reaktorů. Protože se zde Jedná o hydrogenační proces, tak je do každého reaktoru samostatně přiváděn vodík. Mezi Jednotlivými reaktory tak vzniká tlakový spád od prvního k poslednímu reaktoru. Doposud nebylo popsáno ani použito takové zařízení ani hydrogenační proces na něm prováděný. ·The continuous hydrogenation process according to the invention is based on the new principle of using a cascade of reactors provided with nozzles. In the flow arrangement of two or more reactors, at suitable flow rates and reactor reozměrech pumped liquid starting vegetable oil, animal fats, free fatty acids C to C_ _, or their esters with alcohols C-C _of a mixture of hydrogenation catalyst to the nozzle of the first autoclave. By nozzle is meant a narrow space in front of which there is a higher pressure than behind it. The nozzle can be connected to the reactor and then sucks hydrogen from the gaseous part of the reactor. The same amount of liquid as is pumped into the reactor nozzle is discharged from this reactor. The device is further characterized in that the mixture leaving the first reactor is blown through a nozzle into the next reactor. In the same way, after the reaction in the second reactor, the mixture is blown through a nozzle into the third reactor, etc. There are no pumps between the individual reactors. This means that one Pump can work on the entire cascade of reactors. Since this is a hydrogenation process, hydrogen is fed to each reactor separately. This creates a pressure drop between the individual reactors from the first to the last reactor. To date, no such device or hydrogenation process performed on it has been described or used. ·

Na každé trysce dochází k tlakové ztrátě, např. 0,05 až 1,5 MPa. Vzhledem k tomu, že se z jednoho reaktoru vede směs kapaliny s katalyz-átorem a přebytečným plynem do dalšího reaktoru, dochází v případě většího množství takto vedeného plynu k menšímu tlakovému rozdílu mezi reaktory v důsledku menšího odporu na trysce. Tuto změnu tlaku lze zjistit a nastavit optimální množství vodíku přiváděného do Jednotlivých reaktorů. Toto množství lze v případě regulačních průtokoměrů vodíku regulovat pomocí mikroprocesoru. Uvedená vlastnost se Jeví Jako Jedna z hlavních výhod patentu. Na základě množství přiváděného vodíku se pak řídí stupeň hydrogenace substrátu.There is a pressure loss at each nozzle, eg 0.05 to 1.5 MPa. Since a mixture of liquid with catalyst and excess gas is fed from one reactor to another, there is a smaller pressure difference between the reactors in the case of a larger amount of such fed gas due to less resistance at the nozzle. This change in pressure can be determined and the optimum amount of hydrogen fed to the individual reactors can be set. In the case of hydrogen control flowmeters, this quantity can be controlled by a microprocessor. This feature appears to be one of the main advantages of the patent. The degree of hydrogenation of the substrate is then controlled based on the amount of hydrogen fed.

Hydrogenační proces na zařízení popsaném v tomto vynálezu se uskutečňuje za podmínek vhodných pro jednotlivé hydrogenační katalyzátory, např. při teplotách 100 až 250 c a přetlacích vodíku 0 až 3,0 MPa pro hydogenaci rostlinných olejů. Reakční doba a tím i doba zdržení v Jednotlivých reaktorech pak závisí na požadovaném stupni zreagování daného substrátu, tlaku vodíku, reakční teplotě a množství katalyzátoru.The hydrogenation process on the plant described in the present invention is carried out under conditions suitable for the individual hydrogenation catalysts, e.g. at temperatures of 100 to 250 ° C and hydrogen pressures of 0 to 3.0 MPa for the hydrogenation of vegetable oils. The reaction time and thus the residence time in the individual reactors then depends on the desired degree of reaction of the substrate, the hydrogen pressure, the reaction temperature and the amount of catalyst.

Z hlediska tvaru zařízení je pro způsob podle vynálezu vhodnější užší a vyšší reaktor. Vstupující vodík do jednotlivých reaktorů lze uvádět pomocí dispergátorů vodíku, což přispívá k jeho dobrému rozdělení. Lze jej také přidávat do trysky.From the point of view of the shape of the plant, a narrower and higher reactor is more suitable for the process according to the invention. The hydrogen entering the individual reactors can be introduced by means of hydrogen dispersants, which contributes to its good distribution. It can also be added to the nozzle.

Výhodou způsobu podle vynálezu je to, že zajišiuje výrobu produktů standardní kvality. Vzhledem k tomu, že se používá jen Jedno čerpadlo a reakční směs není několikrát čerpána do stejného reaktoru, dochází i k úspoře čerpadel. Proces lze výhodně řídit mikroproc esorem.The advantage of the process according to the invention is that it ensures the production of products of standard quality. Due to the fact that only one pump is used and the reaction mixture is not pumped several times to the same reactor, there is also a saving of pumps. The process can be advantageously controlled by a microprocessor.

CS 26β 311 B1CS 26β 311 B1

Při způsobu podle návrhu vynálezu nedochází k několikanásobnému průchodu reakční směsi jedním reaktorem, ale k odvodu látek z Jednoho reaktoru do druhého. Znamená to, že v daném případě hydrogenace rostlinných olejů, kde je hydrogenována směs esterů různých mastných kyselin, dochází při tom částečném pístování toku ke značnému zlepšení selektivity hydrogenace ve srovnání s jedním autoklávem.In the process according to the invention, the reaction mixture is not passed several times through one reactor, but is discharged from one reactor to another. This means that in this case the hydrogenation of vegetable oils, where a mixture of esters of different fatty acids is hydrogenated, there is a considerable improvement in the selectivity of the hydrogenation compared to a single autoclave, with partial pistoning of the stream.

Při použití více reaktorů za sebou se tyto reaktory liší v hodnotě tlaku, která klesá od prvního k poslednímu, v prvním reaktoru za vysokého tlaku velmi rychle nastartuje reakce a při postupně nižším tlaku dochází k pomalejšímu a přesnějšímu dokončení reakce. Což má opět vliv na zlepšení selektivity. Navíc produkt odchází z posledního reaktoru za tlaku blízkého atmosférickému, a to zjednodušuje oddělení nezreagovaného vodíku od produktu.When using several reactors in a row, these reactors differ in the pressure value, which decreases from the first to the last, in the first reactor at high pressure the reaction starts very quickly and at gradually lower pressure the reaction is completed more slowly and accurately. This again has the effect of improving selectivity. In addition, the product leaves the last reactor at a pressure close to atmospheric pressure, which simplifies the separation of unreacted hydrogen from the product.

Systém, kde se použije takto za sebou několik reaktorů a dochází k tlakovému spádu mezi reaktory oddělenými tryskami, nebyl doposud použit ani popsán a jeví se z výše uvedených důvodů pro hydrogenaci rostlinných olejů jeko velmi výhodný.A system in which several reactors are used in succession and a pressure drop between the reactors separated by nozzles has not been used or described so far and appears to be very advantageous for the hydrogenation of vegetable oils for the reasons mentioned above.

Zařízení pro provádění způsobu kontinuální hydrogenace rostlinných olejů a živočišných tuků podle vynálezu Je znázorněno na výkresu soustav 4 průtočných reaktorů, kde Je reaktor 6, tryska 4, přívod 1 kapaliny (rostlinného oleje, příp. tuku s katalyzátorem), odvod 2, J kapaliny (reakčního produktu a přebytečného plynu), přívod plynu a možnost přisávání 5 plynu do trysky z horní Části reaktoru.An apparatus for carrying out the process for the continuous hydrogenation of vegetable oils and animal fats according to the invention is shown in the drawing of flow reactor systems 4, where reactor 6, nozzle 4, liquid inlet 1 (vegetable oil or fat with catalyst), liquid outlet 2, J reaction product and excess gas), gas supply and the possibility of sucking 5 gas into the nozzle from the top of the reactor.

Dále uvedené příklady vysvětlují provedení podle vynálezu, aniž by ho omezovaly nebo vymezovaly.The following examples illustrate embodiments of the invention without limiting or limiting it.

Příklad 1Example 1

Bylo použito zařízení znázorněné na výkresu o 2 reaktorech, kde každý reaktor Je o vnitřním průměru 3 200 mm a výšce 8 000 mm. Tryska je umístěna na dně každého reaktoru, produkt Je odváděn výpustí ve výšce 7 000 mm ode dna. Reaktory jsou vyhřívány na reakční teplotu 180 °C. U dna Je přiváděn čerstvý vodík hřeblovým distributorem. Do autoklávu Je čerpán přes trysku výchozí hovězí lůj ve směsi s komerčním heterogenním katalyzátorem (Ni na křemelině) pod tlakem 0,7 MPa, rychlostí 35 1/min. Stejnou rychlostí je odváděn produkt z prvního reaktoru do druhého. Zádrž v reaktoru Je 490 1, na obvodu z druhého reaktoru je regulátorem tlaku udržován tlak 0,2 MPa. Při ustáleném stavu dochází ke snížení jodového čísla z 41 na 33.The apparatus shown in the drawing of 2 reactors was used, where each reactor has an internal diameter of 3,200 mm and a height of 8,000 mm. The nozzle is located at the bottom of each reactor, the product is discharged through an outlet at a height of 7,000 mm from the bottom. The reactors are heated to a reaction temperature of 180 ° C. At the bottom, fresh hydrogen is supplied by a scraper distributor. The starting beef tallow is pumped into the autoclave through a nozzle in a mixture with a commercial heterogeneous catalyst (Ni on diatomaceous earth) under a pressure of 0.7 MPa, at a rate of 35 1 / min. The product is discharged from the first reactor to the second at the same rate. The retention in the reactor is 490 l, on the circuit from the second reactor the pressure regulator maintains a pressure of 0.2 MPa. At steady state, the iodine value decreases from 41 to 33.

Příklad 2Example 2

Je použita kaskáda reaktorů znázorněná na výkresu, ale o 4 reaktorech o stejných * . o rozměrech jako v příkladu 1. Reaktory jsou vyhřívány na reakční teplotu 125 C. Do trysky prvního reaktoru Je přes trysku čerpána směs bezerukového řepkového oleje s homogenním Zieglerovým NI katalyzátorem (čs. autorské osvědčení č. 5236-78 ne 5237-78). Reakční tlak v prvním reaktoru je 1,5 MPa. Směs oleje s katalyzátorem Je vedena přes další trysku do druhého reaktoru, kde Je reakční tlak 1,0 MPa. Podobné je vedena do třetího reaktoru o reakčním tlaku 0,5 MPa a potom do čtvrtého, kde již není přetlak. Celková zádrž je 1 920 1. Výchozí plej Je čerpán rychlostí 50 1/min. Při ustáleném stavu dochází k snížení jodového čísla z 115 na 91, Množství vstupujícího vodíku Je řízeno tak, aby volný nepřecházel z Jednoho reaktoru do druhého. Toto množství Je udržováno pomocí regulačních průtokomérů a mikroprocesoru.The cascade of reactors shown in the drawing is used, but with 4 reactors of the same *. with dimensions as in Example 1. The reactors are heated to a reaction temperature of 125 ° C. The reaction pressure in the first reactor is 1.5 MPa. The mixture of oil and catalyst is passed through another nozzle to the second reactor, where the reaction pressure is 1.0 MPa. Similarly, it is fed to a third reactor with a reaction pressure of 0.5 MPa and then to a fourth, where there is no longer overpressure. The total retention is 1,920 1. Starting plate It is pumped at a speed of 50 1 / min. At steady state, the iodine value is reduced from 115 to 91. The amount of hydrogen entering is controlled so that it does not pass freely from one reactor to another. This amount is maintained by means of control flow meters and a microprocessor.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

A process for connecting reactors for the hydrogenation of vegetable oils, animal fats, free C ₁₂ to C _2g fatty acids and their esters with C ₁ to C _1g alcohols with hydrogen in the presence of a hydrogenation catalyst, characterized in that the line (1) is connected to a nozzle. (4) of the first reactor (6) and connected by a pipe (2) from the first reactor (6) by a nozzle (4) to the second reactor (6).

2. The connection according to claim 1, characterized in that 2 to 20 reactors, preferably 3 to 7, can be connected in a cascade.